涡轮增压技术是内燃机提高功率密度、改善经济性和满足未来日益严格排放法规的关键技术之一。提高涡轮的变工况适应性是近年来涡轮增压技术的发展的重要趋势之一。从最初的固定几何涡轮，到废气旁通涡轮，再到可变几何涡轮，涡轮的变工况适应性逐步提高。采用废气旁通涡轮增压器并配合其他措施，可使发动机的排放达到欧Ⅱ标准，要达到欧Ⅲ或欧Ⅳ标准，需要采用可变几何涡轮增压器。可变几何涡轮增压器可根据发动机工况的变化连续调节，实现增压器和发动机的良好匹配，同时还可有效提高发动机的瞬态响应性，降低瞬态排放。由于发动机工况变化频繁，可变几何增压器涡轮工作在较大的工况范围内，不同工况下涡轮入口来流条件变化大，导致涡轮的性能变化很大。尤其在发动机低速大负荷工况下，可变几何涡轮在小开度和低速比条件下工作，流道内攻角损失大，涡轮性能下降严重。对可变几何涡轮变工况条件下的内部流动进行研究，通过流动控制提高涡轮的变工况性能，是提高涡轮变工况适应性的重要途径。论文建立了可变几何增压器涡轮喷嘴环及叶轮的三维计算流体力学仿真模型，并进行了涡轮变工况性能试验，对仿真模型进行了验证。利用仿真模型分析了喷嘴环大开度大速比和小开度小速比工况下叶轮通道中流场结构和损失分布情况。喷嘴环大开度大速比工况下，叶轮入口流动为负攻角，通道内流场结构相对简单，叶尖泄漏流在吸力面叶尖处形成的泄漏涡，沿流道向下游流动并逐渐向流道中部扩展。近壁面流动损失和叶尖泄漏流动损失占流动损失的主要部分。喷嘴环小开度小速比工况下，叶轮入口流动存在较大的正攻角，在叶片前缘吸力面侧产生大尺度分离旋涡，是导致涡轮性能严重下降的主要原因。分别研究了改变叶片前缘几何形状和采用分流叶片的流动控制方法。结果表明，采用叶片前缘后弯可提高喷嘴环大开度时涡轮的效率，而前弯可提高小开度时涡轮的效率。大开度时前缘前倾使叶轮最高效率点向高速比区域移动，小开度时前缘倾角对叶轮性能的影响与前后弯的角度相关。在涡轮入口采用分流叶片可有效提高涡轮的变工况工作效率。大开度时，分流叶片对流道内流场影响较小，但增加了壁面边界层损失和尾迹损失，使涡轮效率略有降低；小开度时，分流叶片可有效减小主叶片前缘吸力面侧分离旋涡的影响，降低通道流动损失，显著提高涡轮效率。采用分流叶片且后弯的流动控制方法，能够在全工况范围内提高涡轮性能。